汽车车身电控技术孟婕56课件

汽车车身电控技术孟婕汽车安全气囊系统检修PART05目录概述组成与工作原理主要部件结构原理PART01PART02PART03010203检修PART0404二、安全气囊组成与工作原理安全气囊系统组成安全气囊系统工作原理PART01PART0201021．安全气囊系统组成安全气囊系统基本组成电子式SRS主要由传感器、控制单元、安全气囊组件、SRS警报灯等组成。大众车系安全气囊系统组成大众车系安全气囊系统元件布置

E224-副司机安全气囊关闭钥匙开关；E24/E25-司机/副司机侧安全带开关；G128-副司机侧座椅占用传感器；G179/G180-前左/右安全气囊撞车传感器；G256/G257-后左/右安全气囊撞车传感器；G283/G284-前部安全气囊撞车传感器；J234-安全气囊控制单元；J285-组合仪表内的控制单元；J393-舒适系统中央控制单元；J533-数据总线诊断接口；J623-发动机控制单元；J655-蓄电池切断继电器；K19-安全带警报指示灯；K75-安全气囊指示灯；K145-副司机安全气囊关闭指示灯；N95/N250-司机安全气囊点火触发器1、2；N131/N132-副司机安全气囊点火触发器1、2；N153/N154-司机/副司机安全带张紧点火触发器；N199/N200-司机/副司机侧面安全气囊点火触发器；N251/N252-司机/副司机头部安全气囊点火触发器奥迪A6轿车安全气囊系统图2．安全气囊系统工作原理当汽车发生碰撞时，由传感器对碰撞程度进行识别，如果冲击强度超过设定值，传感器发出信号给ECU，经ECU分析和判别后发出点火信号使点火器工作，气体发生装置在极短时间内产生大量气体经过滤和冷却后充入卷收在一起的气囊，使其冲开装饰盖板迅速展开，在驾驶员或乘员的前部形成弹性气垫，通过气囊产生变形和排气节流来吸收人体碰撞产生的动能，从而有效保护人体头部和胸部，使之免于伤害或减轻伤害程度。SRS工作原理LS400单气囊系统电路原理图SRS所用的传感器，一般根据所承担的任务不同分为车前传感器、中央传感器与安全传感器。车前传感器用来检测汽车正面低速所受到的冲击信号；中央传感器用来检测汽车发生高速碰撞的信息；安全传感器用来防止系统在非碰撞状况引起安全气囊误动作。安全气囊点火及点火的判断条件

车辆以56km/h速度正面撞击时安全气囊工作时序（驾驶员侧安全气囊）：

0ms时，前保险杠接触碰撞物。

30ms时，转向盘安全气囊的罩盖被撕开，气体发生剂开始对气囊充气。

54ms时，转向盘安全气囊完全被气体充满，驾驶员陷入气囊。

84ms时，驾驶员完全陷入气囊，并开始向后离开转向盘。

150ms时，驾驶员回到原位置，气囊内的大部分气体已排出。

正面安全气囊工作时序/侧面安全气囊工作时序

三、主要部件结构原理

1．传感器

2．安全气囊组件

3．SRS警报灯

4．控制单元（ECU）

5．安全带张紧器

6．安全气囊系统保险机构

7．SRS线束1．传感器

传感器用于检测、判断汽车发生事故时的撞击强度并向ECU输入检测信号。传感器按其功能可分为碰撞传感器和安全传感器两种。碰撞传感器用于检测碰撞的强度，如果汽车以40km/h的车速撞到一辆正停放的同样大小的汽车上，或以不低于20km/h的车速迎面撞到一个不可变形的固定障碍物上，碰撞传感器便会动作，接通接地回路。安全传感器也称触发传感器、保险传感器，其闭合的减速度比碰撞传感器要稍小一些，起保险作用，防止气囊系统在非碰撞状况下（如碰撞传感器短路）引起气囊的误动作。安全气囊传感器位置大众车系安全气囊传感器位置G180J234G179G283G284G256G257

传感器按其结构可分为机电式和电子式。

机电式传感器（1）滚球式（2）滚轴式（3）偏心锤式（4）水银开关式

电子式传感器（1）电阻应变计式加速度传感器（2）电容式加速度传感器（3）压电效应式加速度传感器（1）滚球式传感器

日本尼桑和马自达汽车安全气囊系统采用。主要由滚球、磁铁、导缸、触点和壳体组成；两个触点固定不动，并分别与传感器的引线端子连接；磁铁为永久磁铁；铁质滚球用来感测惯性力或减速度大小，可在导缸内移动或滚动；壳体上印制有箭头标记，安装时必须按说明书规定方向进行安装(本传感器规定指向汽车后方)。传感器的箭头指向与结构有关，有的规定指向汽车前方，有的规定指向汽车后方。当传感器处于静止状态时，在永久磁铁的磁力作用下，导缸内的滚球被吸向磁铁，两个触点未被连通。当汽车遭受碰撞，使滚球的惯性力大于永久磁铁的吸力时，惯性力与磁力的合力就会使滚球沿着导缸向左运动，将两个触点接通，从而接通气囊的搭铁回路。滚球式传感器结构原理（2）滚轴式传感器丰田、本田和三菱汽车安全气囊系统采用。主要由止动销、滚轴、滚动触点、固定触点、底座和片状弹簧组成。片状弹簧与传感器的一个引线端子连接，一端固定在底座上，另一端绕在滚轴上，滚动触点固定在滚轴部分的片状弹簧上，并可随滚轴一起转动。固定触点与片状弹簧绝缘固定在底座上，并与传感器的另一个引线端子连接。当传感器处于静止状态时，滚轴在片状弹簧的弹力作用下滚向止动销一侧，滚动触点与固定触点处于断开状态。当汽车遭受碰撞，使滚轴的惯性力大于片状弹簧的弹力时，惯性力就会克服弹簧弹力使滚轴向前滚动，将滚动触点与固定触点接通，从而接通SRS气囊的搭铁回路。滚轴式传感器结构原理（3）偏心锤式传感器

丰田、马自达汽车安全气囊系统采用，又称为偏心转子式传感器。主要由偏心锤、偏心锤臂、转动触点臂及转动触点、固定触点、复位弹簧、挡块等组成。转子总成由偏心锤、转动触点臂及转动触点组成，安装在传感器轴上。偏心锤偏置安装在偏心锤臂上。转动触点臂两端固定有触点，触点随触点臂一起转动。两个固定触点绝缘固定在传感器壳体上，并用导线分别与传感器接线端子连接。当传感器处于静止状态时，在复位弹簧的弹力作用下，偏心锤与挡块保持接触，转子总成处于静止状态，转动触点与固定触点处于断开状态。当汽车遭受碰撞，使偏心锤的惯性力矩大于复位弹簧的弹力力矩时，惯性力矩就会克服弹簧力矩使转子总成转动，从而带动转动触点臂转动，将转动触点与固定触点接通，接通SRS气囊的搭铁回路。偏心锤式传感器结构原理1、8-偏心锤；2、15-锤臂；3、11-转动触点臂；4、12-壳体；5、7、14、17-固定触点接线端子；6、13-转动触点；9-挡块；10、16-固定触点；18-传感器轴；19-复位弹簧（4）水银开关式传感器水银开关式传感器是利用水银导电性好的特性制成，一般用做安全传感器。当汽车发生碰撞时，减速度将使水银产生惯性力。惯性力在水银运动方向上的分力会将水银抛向传感器电极，使两个电极接通，从而接通气囊点火器电路的电源。

水银开关式传感器结构原理

1-盖；2、3-电极；4-O形圈；5-水银撞上后位置；6-壳体；7-水银；F1-水银运动分力；F2-撞击力

电子式传感器电子式传感器一般布置在电控单元内，主要有电阻应变计式、电容式、压电效应式等加速度传感器。电子式传感器对汽车正向加速度进行连续测量，当发生碰撞受到冲击时，传感器应变片电阻发生变化/可变电容器电容发生变化/压电晶体受力发生变化，输出信号电压发生变化，并传给ECU分析处理，确定气囊是否触发。如需要，ECU便会接通点火电路，如果安全传感器也闭合，则引爆器接通，安全气囊打开。（1）电阻应变计式加速度传感器

主要由电子电路、电阻应变计、、缓冲介质和壳体等组成。电子电路包括稳压与温度补偿电路W、信号处理与放大电路A。应变计的电阻R1、R2、R3、R4制作在硅膜片上。当膜片产生变形时，应变电阻的阻值就会发生变化。为提高传感器的检测精度，应变电阻连接成桥式电路，并设计有稳压和温度补偿电路。当汽车遭受碰撞时，振动块振动，缓冲介质随之振动，应变计的应变电阻产生变形，阻值随之发生变化，经过信号处理与放大后，传感器S端输出的信号电压就会发生变化。SRS电控单元根据电压信号强弱便可判断碰撞的强度。如下图所示是另一种形式的电阻应变计式传感器，在硅片窗口内装有嵌入式应变片，汽车碰撞时，悬臂梁在惯性力作用下发生弯曲，使应变片电阻发生变化，经集成电路处理后输出，即获得加速度信号。电阻应变计式传感器结构原理振动块式/悬臂梁式（2）电容式加速度传感器电容式传感器是在硅片中集成一个可变电容器，当传感器受到冲击时，电容器的电容发变化，经过集成电路处理后输出，获得加速度信号。传感器主要由壳体、电子计算装置和微型机械式加速度传感器构成。传感器的结构就像电容器一样，有几个电容器片是固定的；对应的还有几个电容器片是活动的，它们是震动质量块。在发生交通事故时，震动质量块就被推向信号接收方向，于是电容器的电容就会发生变化，电子计算装置分析这个信息并将它处理成数字信号，再将此数据传给SRS控制单元。电容式传感器结构原理（3）压电效应式加速度传感器压电效应式传感器是利用压电效应制成的传感器。压电效应是指压电晶体在压力作用下，晶体外形发生变化而使其输出电压发生变化的效应。压电晶体通常用石英或陶瓷制成。在压力作用下，压电晶体的外形和输出电压就会发生变化。当汽车遭受碰撞时，传感器内的压电晶体在碰撞产生的压力作用下，输出电压就会变化。SRS电脑根据电压信号强弱便可判断碰撞的强度。2．安全气囊组件

安全气囊组件主要由气体发生器、气囊、饰盖和底板等组成。驾驶员侧气囊组件位于转向盘中心处，乘客侧气囊组件位于仪表板右侧手套盒的上方。

1）气体发生器

2）气囊

3）饰盖和底板驾驶员/副驾驶员安全气囊1）气体发生器单级/双级驾驶员气囊气体发生器

气体发生器用于在点火器引爆点火剂使充气剂燃烧，产生气体向气囊充气，使气囊膨胀打开。气体发生器通常分为固体燃料式和混合式两种。固体燃料式气体发生器所产生的气体全部来自气体发生剂（充气剂）的燃烧，所以气体灼热。混合式气体发生器则是在储气缸中储有压缩气体和一小部分火药和充气剂，工作时火药将储气缸阀门炸开，压缩气体冲出，并利用燃烧的火药和充气剂对冲出的气体加热并补充，以使气囊内部有足够的工作压力。使用混合式气体发生器时的气囊温度比固体式温度低，但对人体来说，气囊的温度还是比较高的。气体发生器由壳体、点火器、充气剂、过滤器等组成，如图17所示，用专用螺栓和专用螺母固定在气囊支架上。副驾驶员气囊气体发生器

为了能为乘员提供更多的安全保证和减小冲击力，有的轿车在前部使用了两步释放安全气囊，双级释放安全气囊可在大约30km/h碰撞时给予最佳支持。每级释放都有各自的点火器和气体发生器，并在设定的时间内相继起动。根据碰撞的严重程度和种类的不同，两次点火触发的时间间隔约为5-50ms。碰撞强度低时比碰撞强度高时两级气囊展开的时间要长一些。一般两个气体发生器都会被点火触发，以避免安全气囊弹开后还有一个充气装置仍处于有源状态。副驾驶员气囊气体发生器

侧面气囊气体发生器

双级气囊展开时间和膨胀水平图点火器

点火器外包铝箔，安装在气体发生器内部中央位置。其功用是在前碰撞和安全传感器将气囊电路接通时，引爆点火剂，产生热量使充气剂分解。点火剂包括引爆炸药和引药，引出导线与气囊插接器插头连接，插接器中设有短路片(铜质弹簧片)。当插接器插头拔下或插头与插接器未完全结合时，短路片将两根引线短接，防止静电或误通电将电热丝电路接通而造成气囊误动作。当SRSECU发出点火指令时，电热丝电路接通，电热丝迅速红热引爆炸药，引爆炸药瞬间产生热量，药筒内温度和压力急剧升高并冲破药筒，使充气剂受热分解释放氮气充入气囊。点火器结构充气剂/过滤器

充气剂目前气体发生器使用的气体发生剂主要是叠氮化钠(NaN3)/氧化剂(Fe203)合剂，该合剂燃烧后产生氮气。叠氮化钠合剂的优点是在高温时化学性能稳定，而且可以通过调整助燃剂的比例，较容易地调整火药的燃烧速度和燃烧后的杂质。在使用中通常制成片状是因为这种工艺比较成熟并且便于通过改变片剂厚度来调节气体发生器的特性。当点火器接收电控单元引爆信号时，点火器引爆，助燃剂迅速燃烧放热，使叠氮化钠与三氧化二铁在高温高压下发生急剧的化学反应，产生大量氮气，反应方程式为：6NaN3+Fe203=3Na20+2Fe+9N2↑

过滤器一般采用金属网与陶瓷纤维做过滤介质，安放在气体发生器的内表面。过滤器具有两方面的作用，一是冷却生成的气体，二是滤出燃烧后产生的杂质。2）气囊安全气囊及三点式安全带

气囊按位置分为驾驶员气囊、乘员气囊、侧面气囊等；有用来保护上身的大型气囊，也有用来主要保护面部、膝部等的小型气囊。驾驶员气囊多采用尼龙布涂氯丁橡胶或有机硅制成。橡胶涂层起密封阻燃作用，气囊背面有两个泄气孔。乘员气囊没有涂层，靠尼龙布本身间隙泄气。安全气囊与座椅安全带配合使用才能得到有效保护作用。3）饰盖和底板饰盖和底板饰盖是气囊组件的盖板，上面模制有裂缝，以便气囊能冲破饰盖膨开。气囊和充气器安装在底板上，底板装在转向盘或车身上，气囊膨开时，底板承受气囊的反力。看看安全气囊的内部结构和气囊爆破时的整个过程超清(720P).qlv3．SRS警报灯SRS警报灯

安全气囊系统具有故障自诊断功能，通过SRS警报灯指示系统的工作情况。SRS警报灯位于仪表板上。将点火开关置于ON位置后，诊断单元对系统进行自检，若SRS警报灯点亮6～8s后熄灭，说明安全气囊系统正常；否则，若警报灯不亮、闪烁或常亮则说明安全气囊系统有故障，提示应进行检修。检修时，可用故障测试仪通过诊断座读取故障码或通过诊断座和SRS警报灯读取故障码。4．控制单元（ECU）

控制单元任务是接收车辆的减速信号并对其进行分析，可靠识别碰撞情况，并根据碰撞的类型及强度触发保护系统（安全气囊/安全带等）。控制单元主要功能：分析所有输入信息，进行碰撞识别（前面、侧面、后面）。在适当时机触发安全气囊、收紧安全带以及切断蓄电池。在一定时间内通过电容器独立供电(约150ms)。连续监控全部安全气囊系统部件。控制安全气囊故障警报灯，触发安全带警报装置。故障诊断功能以及碰撞信息存储。将碰撞信息通过CAN驱动总线或单独的输出线路通知其它系统的部件（关闭燃油泵、打开中央门锁等）。奥迪A6轿车SRS控制单元内部结构

奥迪A6轿车SRS控制单元内部结构

SRSECU主要由逻辑模块、信号处理电路、备用电源电路、保护电路和稳压电路等组成，安全传感器、中央传感器一般被制作在SRS控制组件中。

1)SRS逻辑模块SRS逻辑模块主要用于监测汽车减速度或惯性力是否达到设定值，控制气囊组件中的点火器引爆点火剂。对系统关键部件的电路不断进行诊断测试，并通过SRS指示灯和故障代码来显示测试结果。

2)信号处理电路信号处理电路主要由放大器和滤波器组成，用于对传感器检测的信号进行整形、放大和滤波，以便SRSECU能够接收、识别和处理。奥迪A6轿车SRS控制单元内部结构

3)备用电源电路安全气囊系统有2个电源：一个是汽车电源；另一个是备用电源。备用电源又称为后备电源或紧急备用电源。备用电源电路由电源控制电路和一组电容器组成。备用电源用于当汽车电源与SRS逻辑之间的电路切断后，在一定时间内维持SRS供电，保持SRS的正常功能。4)保护电路和稳压电路在汽车电气系统中，许多电气部件有电感线圈，电气开关多，电气负载变化频繁。当线圈电流接通或切断、开关接通或断开、负载电流突然变化时，都会产生瞬时脉冲电压即过电压。为了防止SRS元件遭受损害，SRSECU中必须设置保护电路。同时，为保证电源电压变化时，SRS能正常工作，还设置有稳压电路。5．安全带张紧器

当汽车受到碰撞时，张紧装置受到激发后，使卷缩器的芯轴反向转动，将安全带迅速回卷一定位置，起到预紧的作用，防止乘客身体前倾与方向盘、仪表板和玻璃窗发生碰撞。安全带张紧器比前排安全气囊先触发。发生侧面碰撞，侧面安全气囊触发时，也触发相应的安全带张紧器。燃爆张紧式安全带是当今世界上技术最先进的安全带。燃爆式安全带张紧器--球式

燃爆式安全带张紧器--转子式

燃爆式安全带张紧器--齿轮式

6．安全气囊系统保险机构为便于区别，SRS插接器与汽车其他电气系统插接器有所不同。目前SRS插接器绝大多数采用黄色插接器。SRS插接器采用导电性能和耐久性能良好的镀金端子，并设计有防止气囊误爆机构、端子双重锁定机构、插接器双重锁定机构和电路连接诊断机构等，用以保证气囊系统可靠工作。丰田卡罗拉轿车SRS采用的各种特殊插接器，如图所示。插接器采用的各种保险机构见表。丰田卡罗拉轿车SRS插接器

1、2、3、4、5、7、8、9端子双重锁定机构45、8插接器双重锁定机构31、3、7、9电路连接诊断机构22、5、8防止气囊误爆机构1插接器代号名称序号丰田卡罗拉轿车SRS插接器保险机构

防止SRS气囊误爆机构从SRSECU至SRS点火器之间的插接器2、5、8均采用了防止气囊误爆的短路片机构。主要用于当插接器拔下时，短路片自动将靠近SRS点火器一侧插头或插接器两个引线端子短接，防止静电或误通电将电热丝电路接通而造成气囊误膨开。防止气囊误爆机构的结构与原理a）插接器正常连接，短路片与端子脱开；b）插接器拔下时，短路片与端子短接a）

b）

电路连接诊断机构电路连接诊断机构用于监测插接器的插头与插接器是否连接可靠。与SRSECU连接的插接器采用了电路连接诊断机构。插接器插头上有一个诊断销，插接器上有两个诊断端子，端子上有弹簧片。其中一个诊断端子与碰撞传感器触点的一端相连，另一个诊断端子经过一个电阻与碰撞传感器触点的一端相连。电路连接诊断机构结构与原理a）半连接；b）可靠连接a）

b）

碰撞传感器触点为常开触点，当传感器插头与插接器半连接(未可靠连接)时，诊断端子与诊断销尚未接触，如图a）所示，此时电阻尚未与传感器触点构成并联电路，插接器引线“+”与“-”之间的电阻为∞。因为“+”、“-”引线与SRSECU插接器1或3的插头连接，所以当ECU监测到碰撞传感器的电阻为∞时，即诊断为插接器连接不可靠，自诊断电路便控制SRS警告灯闪亮报警，同时将故障代码储存在存储器中。当传感器插头与插接器可靠连接时，诊断端子与诊断销可靠接触，如图b）所示，此时电阻与碰撞传感器触点并联。因为传感器触点为常开触点，所以，当SRSECU检测到的阻值为该并联电阻的阻值时，即诊断为插接器连接可靠。插接器双重锁定机构SRS在线束的重要连接部位，其插接器采用了双重锁定机构，用于锁定插接器插头与插接器，防止插接器脱开。插接器插头上有主锁和两个凸台，插接器上有锁柄能够转动的副锁。插接器双重锁定机构a)主锁打开，副锁被挡住；b)主锁锁定，副锁可以锁定；c)双重锁定a）

b）

c）

端子双重锁定机构SRS的每一个插接器都设有端子双重锁定机构，用于防止引线端子滑动，主要由插接器壳体上的锁柄与分隔片组成。锁柄为一次锁定机构，可防止